Кориолисовые расходомеры и плотномеры

В приборах использующие принцип Кориолиса предназначены для прямого измерения расхода, плотности, температуры, вычисления расхода жидкостей газов и взвесей в реальном времени.

Кориолисовый расходомер состоит из датчика расхода и измерительного преобразователя. Датчик преобразует расход и плотность среды, а также температуру сенсорных трубок в электрические сигналы. Электронный преобразователь – это устройство, состоящее из измерительного модуля (ИМ) и микропроцессорного модуля (МП). Измерительный модуль конвертирует полученную от датчика информацию в цифровую форму удобную для обработки на МП, а микропроцессорный модуль выполняет функции формирования и преобразования сигналов от ИМ в окончательные сигналы: импульсные, частотные, цифровые, токовые или HART. Кроме этих функций МП осуществляет визуализацию полученных результатов измерений на экране дисплея.

Принцип работы кориолисового расходомера состоит в том, что поток жидкости проходит через датчик по двум симметричным изогнутым измерительным трубкам, которые колеблются с определенной частотой.

а) б) в)

Рис. 8. Общий вид кориолисового расходомера:

а) Колебания трубки при отсутствии движения измеряемой среды;

б) Распределение сил действующих на трубку при движении вверх;

в) Распределение пары сил, приводящих к закручиванию трубки.

Так как датчик состоит из двух кольцеобразных трубок, то входной поток делится на две равные части и направляется в колеблющиеся трубки датчика. Форма колебания одной из трубок при отсутствии движения измеряемой среды показана на рис. 8.а.

Каждая трубка приводится в колебательное движение электромагнитной катушкой расположенной в центре изгиба трубки. Колебания трубки подобны колебанию камертона и имеет амплитуду менее 1 мм и частоту в диапазоне 80 - 100 Гц.

При перемещении измеряемой среды, проходящей через трубку, формируется вертикальная составляющая движения вибрирующей трубки. Процесс распределения сил действующих на трубку при вынужденном движении вверх показан на рис. 8.б.

Измерительной среде проходящей через трубку, придается вертикальная составляющая движения вибрирующей трубки. При движении трубки вверх во время первой половины цикла колебания жидкость втекающая в трубку, создает сопротивление движению вверх, давя трубку вниз. Поглотив вертикальный импульс при движении вокруг изгиба трубки жидкость, вытекающая из трубки, сопротивляется уменьшению вертикальной составляющей движения, толкая трубку вверх, это приводит к закручиванию трубки, что приводит к закручиванию трубки, как это показано на рис. 8.в.

Когда трубка движется вниз во время второй половины цикла колебаний, она закручивается в противоположную сторону. Это закручивание называется эффектом Кориолиса.

Исходя из второго закона Ньютона, угол закручивания трубки датчика прямо пропорционален количеству жидкости, проходящей через трубку в единицу времени. Электромагнитные катушки-детекторы, расположенные с каждой стороны трубки, снимают сигнал, соответствующий колебаниям трубки. Массовый расход определяется путем измерения временной задержки между сигналами детекторов.

При отсутствии потока закручивания трубок не происходит, и между сигналами детекторов нет временной разности.

При наличии потока трубка закручивается, при этом возникает разность по времени в поступлении двух сигналов по скорости. Эта разность во времени прямо пропорциональна массовому расходу.